[요약] 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하여 물 이외의 배출가스 발생이 없는 환경친화적 자동차 수소차는 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 자동차로, 실린더 내에서 수소를 직접 연소시켜 에너지를 얻으며, 그 작동 방식은 내연기관 차량과 같지만, 휘발유나 경유가 아닌 수소를 사용한다는 점에서 차이가 있다. 특히 탄소원자를 포함하지 않는 수소는 재순환이 가능하며 물 이외의 생산물질이 없어 환경에 거의 영향을 미치지 않는다는 점이 가장 큰 장점이다. 수소연료전기차의 핵심인 전기 발생은 촉매에 의해 수소와 산소가 반응해 생성되는 전기로 모터를 구동시킨다. 즉, 물을 전기분해하면 양(+)극에서 산소가 생성되고 음(-)극에서 수소가 생성되는데, 반대로 수소를 이용해서 물을 만드는 과정에서 전기가 생성된다. 1. 수소탱크로부터 공급된 수소(H2)는 연료전지 스택(Stack)의 음극으로 이동하여 촉매를 통해 산화 반응하며 전자(e-)와 수소이온(H+)으로 분해된다. 2. 분해된 전자(e-)는 전선을 통해, 수소이온(H+)은 전해질을 통해 양극(공기극)으로 이동한다. 3. 외부로부터 공급받은 산소(O2)와 수소이온(H+), 전자(e-)는 화학반응을 통해 양극에서 물(H2O)과 열을 발생시킨다. 4. 발생된 전기가 공급되어 모터와 배터리에 사용되고, 물은 외부로 배출된다. 수소연료전지차에는 열·물 관리장치, 공조장치, 전력변환장치, 고압밸브, 연료전지스택, 모터, 배터리, 수소탱크 등이 탑재돼 있다. 이 중 스택(Stack)은 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 부분이다. 스택의 단위 셀은 막전극접합체(MEA)와 분리막(Separate)으로 구성된다. 이 중 MEA는 수소 이온을 이동시켜주는 고분자 전해질막과 전해질막의 양면에 백금 촉매를 도포한 촉매전극인 양극(Anode, 공기극)과 음극(Cathode, 연료극)으로 나뉜다. 수소연료전지차는 공해물질이 거의 배출되지 않아 환경오염이 적으며, 적은 연료량으로도 먼 거리 주행을 할 수 있다. 수소연료전지차와 전기차를 비교해 보면 수소연료전지차는 충전 시간이 5분 내외로 짧으며 충전 후 이동거리가 길다는 장점이 있다. 그러나 생산 비용이 높고 차량 가격이 높다는 단점이 있다. 전기차는 수소차보다 훨씬 저렴하며 충전 등 인프라도 상대적으로 구축돼 있다는 장점이 있다. 하지만 전기 충전 시간이 20~30분으로 비교적 길고, 주행 거리도 수소차보다 훨씬 짧다.